Skip to content
АЦУ · Тема 10 · Радиото: честоти и генератори

Резонансният усилвател – люлката, която избира станция

Започва радиото. Антената хваща едновременно всички станции. Резонансният усилвател усилва само една – тази, на която е настроен LC кръгът в колектора му. В цялата глава честотите са смалени до десетки kHz (вместо MHz), за да може симулацията да върви в браузъра; формулите са същите.

≈ 3 мин четене∿ 3 живи уредаСамопроверка: 3 въпроса

Защо LC кръг вместо резистор ​

При високите честоти паразитните капацитети „изяждат“ товарния резистор и усилването пада (теми 1 и 6). Затова на мястото на RК се слага LC кръг, настроен точно на работната честота. Кръгът е люлка: енергията се прелива между бобината и кондензатора и се люлее силно само при своята честота. Там съпротивлението му е голямо (Rp) и стъпалото усилва много. Встрани кръгът е почти „късо“ и усилването е малко. Така усилвателят е и филтър.

Кръгът е настроен на 20 kHz (с L = 1 mH кондензаторът е 63,3 nF), с качествен фактор Q = 20. Лентата по −3 dB е 1,07 kHz, а по формулата f0/Q = 1 kHz. Усилването при резонанс е 130 (42,3 dB).

Резонансна крива
1101001 k10 k100 k1 M10 M−200204060f – честота, Hz (логаритмична скала)K, dBfнfв
K(f)
Фигура 1.

Само тясна ивица около f0 се усилва силно. Q = 5 – широка, „тъпа“ крива; Q = 100 – игла. Измерената лента е малко по-широка от f0/Q: транзисторът също товари кръга и сваля Q.

Избор на станция ​

На антената има две станции – 15 kHz и 25 kHz, по 2 mV. Усилвателят е настроен на 15 kHz: станцията на 15 kHz се усилва ×98,6, тази на 25 kHz – ×4,73. Разликата е 26,4 dB – това е избирателността.

Две станции
+12 V∿антена1 μF47 kΩ10 kΩL 1 mHC 113 nFRp 1,88 kΩизход1 kΩвход
Спектър на антената
01020304000,0010,002f – честота, kHzU, V
спектър на in
Спектър на изхода
01020304000,05f – честота, kHzU, V
спектър на c
Фигура 2.

На антената двете станции са еднакво силни. На изхода тази, на която е настроен кръгът, е ~20 пъти (26 dB) по-силна от другата. Настрой между тях (20 kHz) – двете минават еднакво слабо. Дръпни Q нагоре – избирателността расте.

Резонансни усилватели на мощност и умножители на честота ​

В приемника резонансните усилватели са малосигнални, в клас A. В предавателя те са на мощност (РУМ) и работят в клас B или C заради КПД (тема 2). Тогава колекторният ток е поредица от къси импулси, богата на хармоници. Кръгът обаче „отделя“ само своята честота и на товара пак има синус.

Ако кръгът е настроен на 2f или 3f, той отделя хармоника – умножител на честота. Входът тук е 10 kHz; кръгът е на 2·f = 20 kHz. На изхода амплитудите на f, 2f, 3f са 0,066 / 0,55 / 0,083 V.

Клас C и умножител на честота
22,533,5401020t – време, msu, V
база (вход 10 kHz) колектор (кръгът)
Спектър на колектора
01020304000,5f – честота, kHzU, V
спектър на c
Фигура 3.

Базата е с −1 V отместване и транзисторът тече само на върха на всеки период. С кръг на 2f синусът на колектора трепти два пъти по-бързо от входа – честотата е удвоена. С 3f – три пъти, но по-слабо: всяка следваща хармоника на импулсите е по-малка. Така кварц на 10 MHz дава стабилни 20 и 30 MHz.

Самопроверка ​

1. f0 = 10 MHz, Q = 50. Каква е лентата?

Δf = f0/Q = 200 kHz.

2. Защо резонансният усилвател е и филтър?

Кръгът има голямо съпротивление само около f0; встрани е почти късо – там усилването е малко.

3. Как клас C стъпало дава синус, щом колекторният ток е импулси?

Кръгът в колектора отделя само своята честота от многото хармоници на импулсите.